キュービクルは、一定規模以上の大きな電力を使用する建物によく設置されていますが、一体何のために設置されている設備なのでしょうか？
この記事では、「キュービクルって何？」という方のために、その意味や役割などをわかりやすく説明します。
キュービクルとは？
キュービクルは、高圧受電設備の一種で「キュービクル式高圧受電設備」の略称です。「閉鎖型高圧受変電設」とも呼ばれます。
高圧受電設備は、電力会社から6,600Vの高圧の電力を受電し、100～200Vの低圧の電力に変換して建物各所に電気を送る設備です。
従来の高圧受変電設備は、開放型高圧受電設備といって、現地で鋼材などを組み合わせたフレームを作り、その中に変圧器や開閉器などの必要な機器を設置していました。
それに対し、キュービクルは工場で専用の金属箱（キュービクル）を作成し、必要な機器を納めたものです。実際には各機器を納めたいくつかの盤を作成し、現地ではそれらの盤を設置して電線・ケーブル類を接続すれば使用できるようになっています。
このように、キュービクルは各機器が箱（キューブ）に納まっていることから、キュービクルと呼ばれているのです。
| 項目 | 詳細 |
|---|---|
| キュービクルの定義 | キュービクルは、高圧受電設備を収容した金属製の箱（キュービクル）で、高圧電力を低圧に変換する装置。 |
| 主な役割 | – 高圧で供給される電力を低圧に変圧し、建物内の電気設備に供給する。 – 電力の分配と制御。 |
| 構成要素 | – 変圧器: 高圧電力を低圧に変換する。 – 開閉器: 電力のオン・オフや回路の切り替えを行う。 – 保護装置: 異常電流や短絡時に電気回路を遮断し、設備や人を守る。 |
| 設置場所 | 屋内または屋外に設置可能。商業施設、オフィスビル、工場、病院、学校など、50kW以上の電力を使用する建物で利用。 |
| 重要性 | – 電力供給の安定性を確保。 – 電気火災や過負荷から設備と人を守る。 – 効率的なエネルギー管理を実現。 |
| 運用と保守 | 定期的な点検とメンテナンスが必要。異常があれば迅速な対応が求められる。 |
| メリット | – 高圧受電により低コストで大容量の電力供給が可能。 – スペースを有効活用できる。 |
| デメリット | – 初期導入コストが高い。 – メンテナンスや監視が必要。 |
キュービクルの役割
それでは、ここからキュービクルの具体的な役割について前提となる高圧受電から説明しましょう。
高圧受電契約と低圧受電契約
一般的に電力会社から電気を買って使用するには、特別高圧を除くと「高圧受電契約」と「低圧受電契約」の大きく2つの契約方法があります。
| 契約種類 | 電圧 | 電気容量 | 特徴 |
| 高圧受電契約 | 6,600V | 50kW以上2,000kW未満 | 低圧電力に変換して使用する |
| 低圧受電契約 | 100/200V | 50kW未満 | そのまま使用できる |
低圧受電契約では、電力会社からそのまま使用できる100V又は200Vの電気を受電する方法です。特別な設備を設ける必要がなく、一般家庭や小規模な事務所などで利用されます。
それに対し、高圧受電契約では、電力会社から6,600Vの高圧の電気を受電する方法です。高圧の電気はそのままでは使えないため、低圧の電気に変換して使用する必要があります。そのための設備として高圧受電設備が必要です。
高圧受電設備は、高額な設備のうえ法令に基づいた管理体制を整備し定期点検などを実施する必要があるため、イニシャル・ランニングコストがかかります。しかし、使用する電力が50kWを超える場合は高圧受電契約の必要があるため、一定規模以上の建物では広く採用されています。
キュービクルの役割
キュービクルは高圧受電契約に用いられる高圧受電設備の一種です。JIS規格上は4,000kWまで想定されていますが、実際には主に50kW以上2,000kW未満で使用されます。
高圧受電設備であるキュービクルには主に以下の３つ役割があります。
- 電力会社から受電する
- 高圧電力を低圧電力に変圧する
- 低圧電力を各所に送る
また、これに加えて、発電設備との連動や落雷などの災害からの保護といった付加機能を持っている場合もあります。
①電力会社から受電する
キュービクルはまず電力会社から6,600Vの高圧の電気を受電します。ただ受け取るだけでなく、必要に応じて電力会社側の電力網と切り離したり、受電した電力量を計測したりする機能が必要です。
そのため、高圧電力を遮断できる遮断機や断路器、電力量を計測するための電力量計などが設置されています。
また、建物内やキュービクルの設備で何らかの事故が起きた際に、電力会社側の電力網に影響を及ぼさないための保護装置なども設置します。
②高圧電力を低圧電力に変圧する
キュービクルでは、電力会社から受電した高圧電力を、建物側で使用できる低圧電力に変電します。
低圧側には主に電灯と動力と呼ばれる２種類があります。昔からの慣習で電灯・動力という名称が付いていますが、電灯が照明器具用、動力が電動機用と明確に使い分けられているわけではありません。
電灯はコンセントや照明など一般家庭でも使用する電気です。現在の主流は単相3線式というもので、100Vと200Vの電圧が使用できます。
動力は主に大型のモーターなど大きな電力を使用する設備に使用するものです。工場の製造設備やビルの空調設備、スーパーの大型冷蔵庫など、業務用の設備で広く使用されています。
キュービクルの中には、これら2つの異なる種類の低圧電力に変電するため、それぞれ変圧器が設置されます。
③低圧電力を配電する
キュービクルで変電された低圧電力は、最終的に各所に設置された電気機器に送られ使用されます。しかし、すべての電気をひとまとめにして送ると、個別の電気機器を適切に保護することができず、1ヶ所で発生した事故により建物全体の電力が使用できなくなるなどの問題があります。
そのために、キュービクルでは、電気の使用場所や設備の種類ごとにブレーカーを設置し、各設備を複数の回路に切り離して電気を送り出すのです。
ブレーカーは異常な大電流や短絡・漏電などの発生を検知し、キュービクル二次側の電気設備を保護し、それぞれの回路で発生した事故が全体に影響することを防止します。
その他の機能
ここまで説明した内容がキュービクルの代表的な機能ですが、これ以外にもキュービクルには様々な付加機能が設けられることがあります。
例えば、火災などの非常時に使用する非常用発電機を接続し、必要に応じて電力を切り替える機能を設けたり、最近では太陽光発電設備などの再エネ設備と連携したりといった機能です。
この他、電気設備に関する様々な機能がキュービクルには組み込まれます。
キュービクルのメリット
キュービクルは高圧受電設備の一種であり、50kW以上の大きな電力を使用する場合に必要な設備です。
高圧受電設備にはキュービクル以外にも開放型高圧受電設備があり、どちらを使用することもできます。しかし、現在では2,000kW未満の小・中規模の需要場ではキュービクルが主流です。
ここでは、開放型高圧受電設備と比較したキュービクルのメリットを3つ説明します。
環境を選ばず設置できる
開放型高圧受電設備は、高圧電流が流れる各機器を露出した状態で設置します。そのため、関係者以外が立ち入ることがない専用の電気室を設けて、その中に設置することが必要です。また、雨風による影響も受けやすく、屋外に設置する場合は注意しなければなりません。
それに対し、キュービクルはすべての機器が専用の金属箱に収められており、キュービクルの扉も施錠管理が可能なため、電気室を設ける必要がありません。また、屋外型のキュービクルもあるため、建物の外や屋上などに設置することも可能です。
キュービクルは、一定のスペースがあれば、開放型受電設備に比べて環境を選ばず設置することができます。
施工性が高く工期が短縮できる
開放型高圧受電設備は、現地で金属製のフレームを作り、その中に各機器を設置して、電線やケーブルを1本ずつ配線していく必要があります。現地での作業が多く、設置にはかなりの日数がかかります。
それに対し、キュービクルは工場ですでに作成したものをそのまま現地に設置すればよいため、比較的短期間で設置が可能です。
もちろん、工場での制作期間は必要ですが、工事現場で他の工程に影響を与えないため、工期の短縮にもつながるでしょう。また、使用中の建物での更新では停電時間を最小限に抑えることができ、事業の停止といった機会損失を防ぐことができます。
安全性・信頼性が高い
キュービクルはメーカーの工場で制作するため品質が安定しており、現地で作成する開放型受電設備に比べ信頼性が高いと言えます。
また、キュービクルは高圧電力の流れる機器がすべて金属箱に納まっており、高圧充電部が露出していません。低圧側のブレーカーのON・OFFなど日常的な操作であれば高圧の機器が納まっている部分を開放する必要もないため、感電などの事故が発生するリスクはほとんどありません。
キュービクルは電力管理において重要な位置を占めている
キュービクルは、大規模な建物や施設に不可欠な高圧受電設備です。電力会社から高圧電力を受け取り、使用可能な低圧電力に変換し、各所に配電する重要な役割を果たしています。従来の開放型高圧受電設備と比較して、設置の柔軟性、工期の短縮、そして高い安全性と信頼性を提供します。
これらの利点により、キュービクルは現代の電力管理において重要な位置を占めています。建築や施設管理に携わる電気技術者にとって、キュービクルの仕組みと利点を理解することは、効率的で安全な電力システムを構築する上で非常に重要と言えるでしょう。
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